基于Android控制智能臺燈的設計

廣州市中海達測繪儀器有限公司　馬大堅　鄭勝平　馬才華

基于Android控制智能臺燈的設計

廣州市中海達測繪儀器有限公司馬大堅鄭勝平馬才華

臺燈對于現代家庭都是必不可少的物品，有著不可忽視的地位。伴隨著現代科技的發展，尤其是智能家居的興起。臺燈也越來越智能化。本文介紹一種基于安卓手機控制的智能臺燈。以STC15F2K60S2單片機為微控制器，利用手機藍牙與臺燈藍牙連接控制臺燈燈光顏色的變化及亮度調節和臺燈音樂的播放。利用人體紅外模塊檢測是否有人入侵，當檢測到有人入侵時，GSM模塊發送短信到主人手機上。該臺燈具有多功能、操作方便、成本低廉和工作性能穩定等特點。

單片機；手機藍牙；智能家居；手機控制

引言

隨著人們生活水平的不斷提高和智能手機的飛速發展的，越來越多的人使用智能手機，智能手機大大的改變了人們的生活方式，人們的生活與智能手機有著非常密切的關系。智能手機已經成為人們生活的必須品。隨著制造工藝的不斷改進以及高功率LED集成驅動芯片的不斷完善，高亮度大功率發光二極管照明光源以其高效、節能、環保等優點逐漸步入人們的日常生活，并且未來將逐步取代白熾燈、熒光燈等成為通用照明領域新光源。在日常生活或藝術場所為達到某種燈光效果，如舞臺和室內背景墻或裝飾性的燈光等，可通過不同顏色的LED而組成混合光源，通過調節不同顏色LED的發光強度，即可達到燈光渲染效果。

利用手機藍牙與單片機的藍牙模塊相連接進行通信，實現無線遙控。單片機產生可調占空比的脈寬調制PWM信號控制RGB三色燈的亮度實現LED的調色和燈光亮度調節。單片機可以驅動音樂模塊，在手機就可以控制臺燈播放音樂與暫停。利用人體紅外模塊檢測是否有人入侵房間，當檢測到有人入侵時，GSM模塊發送短信到主人手機上。讓主人快速知道有人入侵房間。

1.整體方案設計

使用易安卓來編寫一個手機APP，手機APP可以通過手機藍牙發送相應指令到智能臺燈的藍牙上，智能臺燈藍牙把得到的指令傳輸到單片機上，單片機根據指令調節PWM占空比，從而實現臺燈燈光顏色的改變及亮度調節，單片機也可以根據手機發送過來的指令去驅動音樂模塊，使臺燈播放優美的音樂、關閉音樂、上一曲、下一曲等。當房間主人回到房間后拿出手機就可以隨意控制臺燈的亮度、燈光顏色和音樂播放等。智能臺燈上的人體紅外模塊可以檢測到是否有人入侵房間，當檢測到有外人入侵時，人體紅外模塊將輸出一個高電平，當單片機檢測到高電平時，單片機將通過串口發送指令給GSM模塊，GSM模塊通過短信形式將警報信息發送到主人手機上，這樣不管是在上班還是在外地都可以收到有外人入侵房間的警報信息。

圖1　智能多功能床控制電路原理框圖

2.燈色調節的實現

三原色是指紅、綠、藍。只要改變這三種顏色的比例就可以合成不同的顏色。因此單片機只需要控制這三盞大功率LED亮度就可以實現調色。單片機可以給給這三盞大功率LED的PWM值不同，從而實現PWM控制紅、綠、藍三盞燈的亮度比，只要控制亮度比就可以實現得到想要改變的顏色。然而單片機I/O口輸出電流有限，所以驅動大功率LED只能外接驅動電路。本設計選擇的是可以當開關的TIP122達林頓三極管來驅動大功率LED燈。

3.藍牙通信

智能臺燈藍牙模塊采用BC04-B藍牙模塊，這是收發一體的藍牙模塊。利用單片機對藍牙模塊進行開發，建立手機藍牙與藍牙模塊之間的通信，實現藍牙手機對藍牙模塊系統的控制從而可以控制整個智能臺燈系統。同時，藍牙模塊還具有與特定藍牙設備綁定的功能。本設計是利用單片機通過主機控制接口使藍牙模塊和藍牙手機建立連接，實現藍牙手機與藍牙設備之間的無線通信，從而達到藍牙手機對藍牙設備系統進行的控制（見圖3）。

圖2　大功率LED驅動電路

圖3　STC15F2K60S2與藍牙模塊通信的示意圖

圖4　音樂播放模塊

4.音樂播放

本系統采用的音樂播放模塊一個提供串口的語音模塊，完美的集成了MP3、 WAV、 WMA 的硬解碼。同時軟件支持 TF 卡驅動，支持 FAT16、FAT32 文件系統。該模塊可以驅動3W的小喇叭，這對于安放在房間的臺燈音樂聲音已經足夠大了。單片機通過串口發送簡單的串口指令即可完成播放指定的音樂、暫停播發、調節聲音以及上下曲等功能，無需繁瑣的底層操作，使用方便，穩定可靠是此款產品的最大特點（見圖4）。

5.報警系統

采用人體紅外檢測來檢測是否有外人入侵房間，當檢測到有人入侵房間時，人體紅外檢測模塊會輸出高電平，當單片機檢測到高電平是就會啟動串口，通過串口對GSM模塊發送指令，使GSM模塊發送短信通知主人。

6.手機APP

使用易安卓來編寫手機上的APP。E4A是用中文來編寫手機APP的一個軟件。 在主窗口添加訊飛語音、藍牙、按鍵、滾動條、編輯框等組件。當用戶打開軟件時就會啟動手機藍牙組件，搜索附近的藍牙并與臺燈的藍牙連接起來。當用戶移動相應顏色滾動條時也就改變相對顏色LED燈亮度PWM的占空比，APP再通手機藍牙經相應的PWM發送給臺燈。從而實現臺燈的調色。本APP還添加訊飛語音，當按下按鍵時，啟動訊飛語音組件，使連接到訊飛語音服務器，開始語音識別。只要使用者說出相應的指令，系統將把識別到的內容在編輯框上顯示， 并對識別的結果發送到臺燈的藍牙模塊。單片機根據識別結果做相應的操作。下面為一小段關于語音控制的代碼：

事件 訊飛語音1.語音識別初始化完畢（初始化結果為邏輯型）如果 初始化結果=真 則

彈出提示（"成功語音服務器連接"）

否則

彈出提示（"語音服務器連接不成功，請查看網絡"）

結束 如果

結束 事件

圖5　手機APP界面1

7.總結

臺燈是家庭必須品，智能化、多功能、操作方便、高可靠性是未來發展的發展趨勢。本文設計了一種基于安卓手機控制的智能臺燈，利用單片機PWM 功能，臺燈藍牙與手機藍牙通信，單片機與GSM模塊等實現一臺多功能、智能化、數字化臺燈。實驗和試用結果表明這款臺燈工作性能穩定，符合未來臺燈的發展趨勢。

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